[发明专利]一种大功率永磁电机故障诊断系统及诊断方法

权利要求书

1.一种大功率永磁电机故障诊断系统的诊断方法，其特征在于，包括大功率永磁电机故障诊断系统，诊断系统包括永磁电机、伺服控制器和工业控制计算机，永磁电机与伺服控制器相连，伺服控制器与工业控制计算机电连接，在永磁电机上设置有振动传感器和温度传感器，振动传感器和温度传感器均与工业控制计算机相连，永磁电机还通过测温光纤与工业控制计算机相连；

伺服控制器采集永磁电机的电流信号，并将电流信号上传至工业控制计算机，工业控制计算机通过伺服控制器控制永磁电机停机；

所述振动传感器包括第一振动传感器、第二振动传感器、第三振动传感器和第四振动传感器；

第一振动传感器安装在永磁电机前轴承端盖的侧面，用于测量永磁电机前轴承的轴向振动；

第二振动传感器安装在永磁电机前轴承端盖的上面，用于测量永磁电机前轴承的径向振动；

第三振动传感器安装在永磁电机后轴承端盖的侧面，用于测量永磁电机后轴承的轴向振动；

第四振动传感器安装在永磁电机后轴承端盖的上面，用于测量永磁电机后轴承的径向振动；

所述测温光纤缠绕在永磁电机定子绕组的线圈上，用于分布式测量定子绕组的温度；

所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一个温度传感器安装在永磁电机前轴承的外圈，用于测量永磁电机前轴承温度；第二个温度传感器安装在永磁电机后轴承的外圈，用于测量永磁电机后轴承温度；

诊断方法包括以下步骤：

步骤1：根据实际大功率永磁电机的状态与监测需求，针对电机超温故障建立电机温升模型，针对电机轴承故障和电机退磁故障，建立基于D-S理论的多源传感融合故障诊断模型；

电机温升模型：由于永磁电机定子绕组不同位置的温度不同，为实现分布式全面检测，以永磁电机轴的中心为原点，建立电机三维坐标系，通过网格划分，将电机定子绕组温度进行坐标化模拟计算输出，生成不同坐标下的T(i,j,k)；

由于电机轴承故障和退磁故障的故障征兆有相似之处，多源传感融合故障诊断模型的融合信度函数为：

不确定性函数为：

其中，α_j是传感器j最大相关系数；C_j(A_i)是传感器j对目标模式A_i的相关系数；N_c是目标模式数目；β_j是传感器j的相关分配值；W_j是传感器j的环境加权系数；R_j是传感器j的可靠性系数；N是传感器总数；

步骤2：在工业控制计算机上设定超温阈值T,信度函数阈值E(1)和E(2),证据不确定性阈值E(3)，根据工业控制计算机采集的传感器输入信息，分别提取特征向量；

步骤3：进行状态检测与故障诊断；

针对电机超温故障，根据光纤测温数据建立电机定子绕组三维坐标下的温度值T(x,y,z),与电机温升模型的参考温度值T(i,j,k)进行比较，当温度超过阈值T，说明出现超温故障，则伺服控制器发出信号进行停机处理；

计算电机轴承温度、轴承振动和电机电流信号对各类故障的融合信度函数m(A₁),m(A₂),m(A₃)和结果不确定性信度函数m(θ)，设定信度函数阈值E(1),E(2),证据不确定性阈值E(3)；

针对电机轴承故障：计算W(1)＝m(A₁)-m(A₂),W(2)＝m(A₁)-m(A₃)，W(3)＝m(A₁)-m(θ),若m(A₁)＝Max[m(A₁),m(A₂),m(A₃)],且W(1)E(1),W(2)E(2),W(3)E(3)，说明出现电机轴承故障，则伺服控制器发出信号进行停机处理；

针对电机退磁故障：计算W(4)＝m(A₂)-m(A₁),W(5)＝m(A₂)-m(A₃)，W(6)＝m(A₂)-m(θ),若m(A₂)＝Max[m(A₁),m(A₂),m(A₃)],且W(4)E(1),W(5)E(2),W(6)E(3)，说明出现电机退磁故障，则伺服控制器发出信号进行停机处理。